基于PLC控制技術在工業自動化中的應用研究

武蘭江，王麗艷，李黎

（大連裝備制造職業技術學院，遼寧 大連 116000）

基于PLC控制技術在工業自動化中的應用研究

Application of PLC based control technology in industrial automation

武蘭江，王麗艷，李黎

（大連裝備制造職業技術學院，遼寧 大連 116000）

可編程控制器（PLC）是以計算機技術、通信技術、自動控制技術等多項高新技術為基礎，所發展起來的新一代工業自動化控制裝置。近年來，PLC控制技術在我國各個工業自動化領域中得到了越來越廣泛的普及與應用。本文從PLC控制技術的概念及特點出發，并著重就PLC控制技術在工業自動化領域中的具體應用進行了研究與探索。

PLC控制技術；工業自動化；應用

隨著數字通信技術、計算機技術、微處理器技術的飛速發展，計算機控制已拓展與延伸到幾乎所有工業控制領域。

目前，用于工業控制的計算機技術主要包括：PLC控制技術、基于單片機的測控裝置、基于PC總線的工業控制計算機、現場總線控制系統（FCS）以及集散控制系統（DCS）等等。其中，PLC控制技術是在工業自動化領域中，應用廣泛，使用方便和功能強大的一種通用型工業控制化技術，它已成為了現代化工業生產的重要支柱之一。

1 PLC控制技術的產生及發展

PLC（Programmable Logic Controller），最初源于20世紀60年代的美國汽車制造業。當時是為了盡可能的減少重新設計繼電器控制系統以及接線所需的費用與時間，在1969年研制開發出了世界上第一臺可編程控制器，并在GM公司的汽車生產線中獲得了成功應用。隨著近年來生產工藝和科學技術水平的進步，PLC控制技術的應用領域正不斷延伸與擴大。當前，PLC控制技術不僅可用于開關量的控制，還用于模擬量以及數字量的控制。

目前，PLC控制技術已廣泛應用于冶金、機械、紡織、化工、食品等多個工業生產領域當中。

2 PLC控制技術的應用特點

2.1 功能完善、適用性強

隨著PLC控制技術的不斷發展與完善，除了原有的邏輯處理功能以外，還具備完善的數據運算功能，并形成了大、中、小各種規模且配套齊全的系列化產品，適用于各類工業自動化控制場合。

2.2 可靠性高、抗干擾性強

PLC控制技術普遍采用了現代化大規模的集成電路技術，其生產與制造工藝嚴格，內部電路也采用了先進的抗干擾技術，對外部干擾有著很強的抑制與減弱功能。同時，PLC還具備了硬件故障的自動檢測功能，當故障問題發生時能及時發出報警信號，提高了應用過程中的可靠性。

2.3 易學易用，便于掌握

PLC編程采用專業化梯形圖編程，具有形象直觀、簡單易用的特點，很容易被工程技術人員理解與掌握。

3 PLC控制技術在工業自動化中的應用

3.1 PLC控制技術的總體應用

通常而言，工業生產過程主要可劃分兩種類型，即連續型生產過程（如冶金工業、化學工業等）與離散型生產過程（如機械制造業等）。其中，連續型生產過程的生產對象是連續的，也是不分件的；而離散型生產過程為生產離散型的，是單件的。由于PLC控制技術所具備的可靠性高、抗干擾性強、改造方便等特點，且控制的規模又可大、可小，所以在這兩種類型的生產過程中都有其用武之地。而且隨著近年來PLC控制技術中各種功能模塊的大量出現，其控制方向正逐漸向著標準化、模式化的方向靠近，使得PLC控制技術在位置控制、過程控制、計算機數控（CNC）等各種工業自動化控制領域都有著廣泛的應用。

3.2 用于開關量的控制

開關量的邏輯控制，是當前PLC控制技術在工業自動化中應用最為廣泛的領域，主要用于取代傳統的繼電器的順序控制。PLC控制技術對于開關量的控制能力是極強的，所控制的輸入點數，能多達幾百、幾千，甚至上萬點。利用PLC的聯網通信功能，其輸入點數的控制幾乎完全不受限制。同時，PLC在開關量控制中所涉及的邏輯問題也是多樣的，包括組合邏輯問題、時序邏輯問題等等，均能有效加以控制。同時，PLC控制技術系統硬件結構與軟件程序都便于改變與修改，在必要時還可根據生產需要編寫多套程序軟件，按照需要進行調用，使用非常靈活方便。因此，PLC控制技術非常適用于當前工業生產中多種工況、多種狀態開關量變換的控制需要。

3.3 用于模擬量的控制

工業生產中，如電流、電壓、流量、速度、壓力、溫度等參數均是模擬量，其參數值往往是連續變化的。因此在實際工業生產中，尤其是一些連續型的生產過程中，必須加強對這些模擬量的有效控制。當前，PLC控制技術主要通過模擬量與數字量之間A/D、D/A單元來實現有效轉換，并利用PID功能模塊實現模擬量的控制。目前，PLC控制技術不僅可實現大型、中型機的模擬量控制，在小型機上也同樣可以實現。其中，A/D單元主要是將外電路中的模擬量轉換為數字量，然后傳輸到PLC控制系統中；D/A單元則是將PLC控制系統中的數字量轉換為模擬量，再傳輸到外電路中，并利用PID功能模塊以實現對各類工業設備的參數控制，從而有效保證了工業生產的連續性與安全性。

3.4 用于運動量的控制

PLC控制技術在工業生產中運動量控制中的應用，主要是利用專業的運動控制功能模塊，對直線運動或圓周運動的位置、速度加以有效控制，從而實現對各種設備單軸、雙軸以及多軸的位置控制，使其能準確移動到目標位置，并保證了在運動過程中設備移動更加平滑、可靠。當前，PLC各種新型產品中幾乎都包含有運動量的控制功能，并被廣泛應用于數控機床、成形機械、裝配機械等多個工業場合當中。

3.5 用于數據處理

當前PLC各類新型產品中，都普遍具有數學運算數據傳輸、數據轉換、數據排序以及查表、位操作等多項數據功能，從而實現對工業生產中各項數據信息的有效的分析與處理。隨著PLC控制技術及功能的不斷發展與完善，其數據存儲區域正越來越大，它不僅具有對日常生產數據的存儲與管理功能，而且還可以將采集到的生產數據與存儲區域中的參考值進行相互對比，從而糾正偏差，完成控制操作。同時，PLC控制系統還可以配置打印機或者與其它計算機聯網通信將數據進行打印制表，以便于數據的讀出與處理。

3.6 用于聯網通信

PLC控制技術具有極強的聯網通信功能，它主要包括了PLC與PLC之間聯網通信、PLC與上位機之間聯網通信，以及PLC與智能設備（數控裝置、變頻設備等等）之間聯網通信這三種。PLC控制系統不僅能與計算機系統直接通過處理單元、通信轉換單元相連接構成網絡，有效實現工業生產信息數據之間的實時交換，而且還能構建出“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統，以滿足當前工業自動化系統不斷發展的需要。

綜上，PLC控制技術中的各類控制功能，通過軟件程序改變即可實現，只需要改變相應程序設計以及改動少量的接線端子，就可以重新適應生產工藝的改變，在靈活性、可靠性、安全性以及設計、安裝、維護等多個方面都具有顯著的技術優勢，值得在工業自動化領域中大力普及與應用。

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TP273

1009-797X （2015） 18-0100-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.038

武蘭江（1981-），女，研究生，講師，研究方向為PLC、電力電子。

2015-08-04